撰文 | nagashi 编辑 | 王聪排版 | 水成文 “这是一个没有声息的春天”,半个多世纪之前,美国科普作家蕾切尔·卡逊在《寂静的春天》一书中写道。作者以详尽的阐释和独到的分析,细致地讲述了以滴滴涕(DDT)为代表的农药杀虫剂的广泛使用,导致环境污染、生态破坏,整个春天再也听不到虫鸣鸟叫。人类不断地想控制自然,却使生态破坏殆尽,也在不知不觉间累积毒物于自身甚至遗祸子孙。值得注意的是,部分农药不仅对诸如鸟类、昆虫等动物的繁衍造成破坏,对人类的健康也会产生严重的负面影响。因此,评估农药的潜在危害对促进全人类健康是十分重要的,尤其是那些广泛应用的农药,如草甘膦。近日,美国华盛顿州立大学生殖生物学中心的研究人员在 Epigenetics 杂志上发表题为:Epigenome-wide association study for glyphosate induced transgenerational sperm DNA methylation and histone retention epigenetic biomarkers for disease 的研究论文。这项大鼠模型的新研究报告称,在短暂暴露于草甘膦后的第三代大鼠中,发现了与肥胖、肾脏和前列腺疾病相关的DNA甲基化和组蛋白保留的独特特征。这表明草甘膦等农药可能会对人类的子孙后代产生此前始料未及的危害。草甘膦是一种有机磷除草剂,20世纪70年代由孟山都公司开发,是现在在农业中广泛使用的除草剂,因此在人类食物中经常检测到残留。早期的研究表明,草甘膦的半衰期很短,而且在体内分解很快。尽管这些迹象表明草甘膦的毒性有限,但如今,这项新的研究却表明,草甘膦的表型效应可以遗传给后代。差异DNA甲基化区域(DMR)和差异组蛋白保留(DHR)构成了围绕DNA的表观遗传因子和过程,这也被称为表观遗传突变(Epimutation)。这些表观遗传突变介导了疾病的表观遗传和其他表型变异。因此,我们可以通过鉴定DMR和DHR相关基因,并将其与既定的疾病特异性基因关联起来。与此同时,在患有常见人类疾病的患者中——如前列腺疾病、肾脏疾病、肥胖等,不到1%的人可能与致病基因突变有关。相反,有包括本研究在内的几项研究显示,在这些疾病患者中,表观遗传位点(表观修饰生物标志物)的变化频率更高。短暂暴露于草甘膦的大鼠的第三代雄性大鼠谱系及其病理状况在这项研究中,研究人员发现,在患有这些疾病的第三代雄性大鼠中,DNA甲基化改变的区域数量超过200个,在严格的统计阈值下,前列腺、肾脏、肥胖和多种疾病病理之间几乎没有重叠。然而,在一个更宽松的统计阈值下,30-50%的甲基化状态改变的区域在不同的疾病中重叠。这意味着,在这些疾病中,一些表观遗传突变是十分常见的,这是一套独特的疾病特异性表观遗传生物标志物,显示了个体的疾病易发性。差异组蛋白保留(DHR)的识别和数量紧接着,研究团队进一步研究了草甘膦引起的大鼠精子的表观遗传变化。尽管在精子中DNA的组蛋白被精蛋白(protamine)取代以便于将DNA压缩到成熟精子的头部,但一些组蛋白保留位点在精子中仍被保留。差异组蛋白保留(DHR)在染色体定位研究人员发现,草甘膦促进了精子中不同世代的组蛋白保留(DHR)的遗传。这是第一份关于精子的差异组蛋白保留(DHR)与特定疾病的联系的报告。因此,精子的组蛋白保留可能可以作为特定疾病的生物标志物。与差异DNA甲基化区域(DMR)相关的基因及遗传标记当然,这项研究也具有一定的局限性,本研究的通讯作者、华盛顿州立大学生物科学学院生殖生物学中心主任Michael K. Skinner教授表示:“现在,我们很难找到一个没有接触过草甘膦的大鼠种群作为对照。”总而言之,此项研究证实,至少在SD大鼠模型中,短暂暴露于草甘膦可促进肥胖、肾脏和前列腺疾病等疾病的表观遗传跨代遗传。并且,该研究鉴别了一些与已知的病理特异性相关基因的生物标记,这意味着表观遗传诊断或可应用于预防医学。这项研究表明,人们需要改变对毒理学的看法,在当下,我们只评估直接接触毒理学而不考虑后代的毒性。而我们确实需要对后代负有责任!参考资料:https://doi.org/10.1080/15592294.2020.1853319https://www.genengnews.com/news/herbicide-creates-transgenerational-epigenetic-biomarkers-of-obesity-and-kidney-and-prostrate-disease/